第10讲时间的性质重点.pptVIP

热力学第一定律 时间的均匀性 热力学第二定律 时间的方向性 热力学第三定律 时间的无限性 （无始无终性） 热力学第零定律 速率同步的传递性 （保证了时间可以定义） 参考书： 《物理学与人类文明十六讲》，高教社 《探求宇宙的秘密》（探究求上帝的秘密）， 北师大出版社 《相对论百问》，北师大出版社 《物含妙理总堪寻》，清华大学出版社 《弯曲时空中的黑洞》，中国科技大学出版社 谢 谢！ 大爆炸奇点（k=-1, 0的宇宙） 大爆炸与大挤压的奇点（k=+1的宇宙） 2、用测地不可延伸来定义奇点 假如把曲率发散点从时空中挖掉，时空还奇异吗？ 奇异性（奇点）的定义 一个时空如果至少具有一条不完备的类时或类光测地线，而且此时空不能嵌入一个更大的时空中，则称此时空是奇异的。 不完备的测地线：一条测地线在至少一个方向上，在有限的仿射距离之内就不可延伸了。 物理意义 至少有一个自由下落观测者（或光子）在有限的时间（或仿射距离）之内就结束了他（它）的存在，或在有限的时间（仿射距离）之前开始了他（它）的存在。 奇点的存在=时间的开始与结束 三、彭若斯与霍金的奇性定理 物理时空一定有奇点 时间一定有开始和结束 1、因果性条件 编时条件 因果条件 强因果条件 稳定因果条件 整体双曲 弱 强 2、能量条件 弱能量条件 强能量条件 主能量条件 3、共轭点 Jacobi 场 定义在测地线 上，描述邻近测地线偏离 的 程度的矢量场 ，如果满足测地偏离方程 则 称为定义在 上的雅可比场。 共轭点 设一对点 ，如果定义在 上的雅可比场不恒为零，但在 两点处为零，则 称 为测地线的共轭点。 4、奇性定理的证明 因果性条件 间的测地线没有共轭点 能量条件 爱因斯坦方程 间的测地线有共轭点 存在物质 (matter) 如果上述两组条件均成立： 既要有共轭点，又要没有共轭点。 解决此矛盾的唯一出路： 测地线在 间存在奇点，让这条线“断掉”！此时间过程一定有开始或终结！ 四、对奇性定理的质疑 1、奇点强烈影响黑洞温度 史瓦西黑洞 Kerr-Newman 黑洞 可证明奇环 Manko 黑洞 2、逼近R-N奇点、K-N奇环的观测者的 固有温度发散 可证明 积分加速度发散 固有加速度发散 由于 有限，可证 Unruh效应 结论： 奇点的存在 3、关于奇点的猜测： 奇性的存在与热力学第三定律抵触。 奇性定理的证明，可能违背第三定律。 猜想： 热力学第三定律将禁止时间有开始和结 束。 4、对奇性定理证明的质疑： 均用类时或类光测地线证明 （A）类时测地线 有共轭点，一定能在 间微扰出类时非测地线 上 上 （B）类光测地线 有共轭点，一定能在 间微扰出类时线 在 上 ，有限值 时，猜测 （若 ，则 为类时测地线，但 类光，不 可能有 ） 在下列论文中，我们证明了 时， Guihua Tian, Zheng Zhao, J.Math.Phys.44 (2003) 5681 Classical and Quantum Gravity 20 (2003) 3927 G.Tian, Z.Zhao, Canbin Liang, Classical and Quantum Gravity 19 (2003) 2777 由Unruh效应， ∴奇性定理是在 （类时测地线）或 （类光测地线）情况下证明的，与热力学第三定律抵触。 热力学第三定律不容许时空奇点的出现，第三定律要求时间过程没有开始和结束。 五、自由光线的加速度 1、Rindler变换 惯性系 常数